CN107603211A

CN107603211A - 一种高流动高韧性导热尼龙复合材料及其制备方法

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Publication number: CN107603211A
Application number: CN201710877816.6A
Authority: CN
Inventors: 张强; 王刚; 陈光伟; 苏吉英; 娄小安; 赵阳; 周海堤
Original assignee: Shanghai Rizhisheng Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Rizhisheng Technology Co Ltd; Shanghai Rizhisheng New Technology Development Co Ltd
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2018-01-19
Anticipated expiration: 2037-09-26
Also published as: CN107603211B

Abstract

本发明公开一种高流动高韧性导热尼龙复合材料及其制备方法。所述导热材料按重量百分比计算，聚酰胺6 20‑60，乙烯接枝物5‑30，导热填料30‑60，流动改性相容剂1‑5，增韧剂3‑10。将上述原料放入高混机中混合3‑5min后出料，得到混合物，然后控制双螺杆挤出机的加工温度220‑270℃，螺杆转数180‑600转/分，将混合物置于双螺杆挤出机，挤出造粒，即得产品。与现有技术相比，本发明的产品成本低，有良好的机械强度，优异的抗冲击性，极佳的流动性和导热效率，特别适合与导热及散热要求的结构部件。

Description

一种高流动高韧性导热尼龙复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说，是一种高流动高韧性导热尼龙复合材料及其制备方法。

背景技术

目前高分子材料领域中，用塑料替代金属的应用不断扩大，但金属的导热性，是普通塑料所不具备的。而目前在民用电子电器、玩具、通讯、线缆、军工等许多领域，都涉及到需要具有一定导热或散热功能的零件，同时需要有较高的机械强度和一定的耐温能力。尼龙是工程塑料应用最多的之一，而尼龙6的导热系数一般为0.25W/(m·K)，这限制了其在散热、导热等领域的应用。

现有技术中，通用的是通过在树脂基体中，添加具有高导热率的填料来提升材料的导热性能，常见的导热填料包括用的导热填料有氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅、碳纤维、金属纤维等；其中，尤以微米级氧化铝、硅微粉为主体，纳米氧化铝，石墨烯、氮化物作为高导热领域的填充粉体；而氧化锌大多作为导热膏(导热硅脂)填料用。其中尤其以氮化物、纳米级碳材料等导热效果最佳，其添加比例一般在10-40％即可满足普通低功率导热应用，但是其成本过高，限制了在某些领域的应用，而用氧化铝、氧化镁等低成本填料要达到同等的导热效率，一般添加超过50％，过量的粉体添加使得流动性遭到破坏，材料价格成型困难，脆性，不适用于复杂及有强度要求的产品应用。

中国专利文献CN103613923A公开了一种PA6复合材料及其制备方法，其包括以下质量百分比的原料：PA6树脂22-43％、导热填料45-65％、无卤阻燃剂1.0-6％、增韧剂2.0-6％、偶联剂0.1-0.5％、表面改性剂0.4-1.0％、润滑剂0.4-1.0％、抗氧剂0.1-0.5％。该发明制得的PA6复合材料具有低成本、高白度、导热、绝缘等优点，但是其所选导热剂加工稳定不佳，填充比例过大，对材料机械性能影响大，导热性能一般，而且流动性不佳，影响产品成型。

发明内容

本发明的第一个目的是针对现有技术中的不足，提供一种高流动高韧性导热尼龙复合材料。

本发明的第二个目的是针对现有技术中的不足，提供如上所述复合材料的制备方法。

为实现上述第一个目的，本发明采取的技术方案是：

一种高流动高韧性导热尼龙复合材料，所述复合材料由以下重量份的原料制成：

作为本发明的一个优选实施方案，所述的聚酰胺6的特性粘度为1.8-3.4，优选特性粘度为1.8-2.4，更优选特性粘度为1.8-2.1。

作为本发明的一个优选实施方案，所述的乙烯接枝物中，乙烯组分为HDPE、LDPE、LLDPE的任意一种，优选乙烯组分为HDPE。

作为本发明的一个优选实施方案，所述的乙烯接枝物为HDPE-g-MAH、HDPE-g-AS、HDPE-g-GMA、HDPE-g-PS中的一种或多种混合。

作为本发明的一个优选实施方案，所述的导热填料为经过硅烷偶联剂处理的具有球形结构氧化铝、氧化镁或其二者的任意比例混合物。

作为本发明的一个优选实施方案，所述的流动改性相容剂为具有树枝状结构的超支化聚酯。

作为本发明的一个优选实施方案，所述的超支化聚酯分子量为1200-8000，羟值为450-600；优选的所述超支化聚酯分子量为1200-3500，羟值为500-550。

作为本发明的一个优选实施方案，所述的增韧剂为POE-g-MAH、EVA-g-MAH、EPDM-g-MAH的一种或多种混合。

为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是：

一种高流动高韧性导热尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照以下组分及配比备料：

(2)将上述原料放入高混机中混合3-5min后出料，得到混合物，然后控制双螺杆挤出机的加工温度220-270℃，螺杆转数180-600转/分，将混合物置于双螺杆挤出机挤出造粒，即得产品。

本发明优点在于：

1、PE导热系数为0.4W/(m·K)，高于尼龙树脂导热系数。笔者经研究发现，在导热尼龙体系中加入一定量的接枝聚乙烯，经过双螺杆的剪切作用，接枝部分与尼龙相作用，聚乙烯以微小粒径分布固定于尼龙相中，在加入易分散的球形导热填料时，导热填料与尼龙不相容的PE组分相斥挤压，有利于导热填料的“搭接”，从而降低导热填料的添加量，提升导热效率。

2、本发明采用树枝状聚酯作为流动改性相容剂，一方面其末端含有丰富的羟基官能团，其可以和经改性的导热填料表面及尼龙的胺基作用，改善填料在树脂中的分散，提升基体树脂与填料的结合力，提升材料的力学性能。另一方面，树枝状聚酯作为小分子与低分子量的聚己内酰胺作用，形成类似球形结构小分子微球，可以大大提升材料的流动性能。

3、本发明的产品成本低，有良好的机械强度，优异的抗冲击性，极佳的流动性和导热效率，特别适合与导热及散热要求的结构部件。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1高流动高韧性导热尼龙复合材料的制备(一)

(1)按照表1的配比备料：聚酰胺6、乙烯接枝物、导热填料、流动改性相容剂、增韧剂；所述聚酰胺6的特性粘度为1.8-2.1(新会美达，PA6M2000)，所述的乙烯接枝物为HDPE-g-MAH(南通日之升，9904)，所述导热填料为经过硅烷偶联剂处理的具有球形结构氧化铝、氧化镁按1:1复配，所述流动改性相容剂为具有树枝状结构的超支化聚酯，选择威海晨源分子新材料的CYD-701，所述增韧剂为南通日之升的5805-L。

实施例2高流动高韧性导热尼龙复合材料的制备(二)

(1)按照表1的配比备料：聚酰胺6、乙烯接枝物、导热填料、流动改性相容剂、增韧剂；所述聚酰胺6的特性粘度为1.8-2.1，所述的乙烯接枝物为HDPE-g-AS，所述导热填料为经过硅烷偶联剂处理的具有球形结构氧化铝、氧化镁按1:1复配，所述流动改性相容剂为具有树枝状结构的超支化聚酯，超支化聚酯分子量为1200-3500，羟值为500-550，所述增韧剂为POE-g-MAH。

实施例3高流动高韧性导热尼龙复合材料的制备(三)

(1)按照表1的配比备料：聚酰胺6、乙烯接枝物、导热填料、流动改性相容剂、增韧剂；所述聚酰胺6的特性粘度为1.8-2.1，所述的乙烯接枝物为HDPE-g-GMA，所述导热填料为经过硅烷偶联剂处理的具有球形结构氧化铝、氧化镁按1:1复配，所述流动改性相容剂为具有树枝状结构的超支化聚酯，超支化聚酯分子量为1200-3500，羟值为500-550，所述增韧剂为EVA-g-MAH。

实施例4高流动高韧性导热尼龙复合材料的制备(四)

(1)按照表1的配比备料：聚酰胺6、乙烯接枝物、导热填料、流动改性相容剂、增韧剂；所述聚酰胺6的特性粘度为1.8-2.1，所述的乙烯接枝物为HDPE-g-PS，所述导热填料为经过硅烷偶联剂处理的具有球形结构氧化铝、氧化镁按1:1复配，所述流动改性相容剂为具有树枝状结构的超支化聚酯，超支化聚酯分子量为1200-3500，羟值为500-550，所述增韧剂为EPDM-g-MAH。

实施例5高流动高韧性导热尼龙复合材料的制备(五)

对比例1

(1)按照表1的配比备料：聚酰胺6、乙烯接枝物、导热填料、增韧剂；所述聚酰胺6的特性粘度为1.8-2.1，所述的乙烯接枝物为HDPE-g-AS，所述导热填料为经过硅烷偶联剂处理的具有球形结构氧化铝、氧化镁按1:1复配，所述增韧剂为POE-g-MAH。

对比例2

(1)按照表1的配比备料：聚酰胺6、导热填料、流动改性相容剂、增韧剂；所述聚酰胺6的特性粘度为1.8-2.1，所述导热填料为经过硅烷偶联剂处理的具有球形结构氧化铝、氧化镁按1:1复配，所述流动改性相容剂为具有树枝状结构的超支化聚酯，超支化聚酯分子量为1200-3500，羟值为500-550，所述增韧剂为POE-g-MAH。

表1实施例1-3与对比例1-2配方表

性能测试

根据实施例和对比例制得的样品，用ISO标准进行性能测试对比，导热按ISO22007-2纵向测试，熔指按ISO 1133,265℃*2.16kg，测试结果如表2所示。

表2性能测试结果

如表2所示，本发明在导热尼龙体系中加入一定量的接枝聚乙烯，经过双螺杆的剪切作用，接枝部分与尼龙相作用，聚乙烯以微小粒径分布固定于尼龙相中，在加入易分散的球形导热填料时，与尼龙不相容的PE组分相斥挤压，有利于导热填料的“搭接”，降低导热填料的添加量，大大提升导热效率。采用树枝状聚酯作为流动改性相容剂，不仅改善填料在树脂中的分散，提升基体树脂与填料的结合力，提升材料的力学性能，且树枝状聚酯作为小分子与低分子量的聚己内酰胺作用，形成类似球形结构小分子微球，大大提升材料的流动性能。本发明的一种高流动高韧性导热尼龙复合材料具有良好的机械强度，优异的抗冲击性，极佳的流动性和导热性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种高流动高韧性导热尼龙复合材料，其特征在于，所述复合材料由以下重量份的原料制成：

2.如权利要求1所述的高流动高韧性导热尼龙复合材料，其特征在于，

(1)所述的聚酰胺6特性粘度为1.8-3.4；或

(2)所述的聚酰胺6特性粘度为1.8-2.4；或

(3)所述的聚酰胺6特性粘度为1.8-2.1。

3.如权利要求1所述的高流动高韧性导热尼龙复合材料，其特征在于，所述的乙烯接枝物中，乙烯组分为HDPE、LDPE、LLDPE的任意一种。

4.如权利要求1所述的高流动高韧性导热尼龙复合材料，其特征在于，所述的乙烯接枝物为HDPE-g-MAH、HDPE-g-AS、HDPE-g-GMA、HDPE-g-PS中的一种或多种混合。

5.如权利要求1所述的高流动高韧性导热尼龙复合材料，其特征在于，所述的导热填料为经过硅烷偶联剂处理的具有球形结构氧化铝、氧化镁或其二者的任意比例混合物。

6.如权利要求1所述的高流动高韧性导热尼龙复合材料，其特征在于，所述的流动改性相容剂为具有树枝状结构的超支化聚酯。

7.如权利要求6所述的高流动高韧性导热尼龙复合材料，其特征在于，

(1)所述的超支化聚酯分子量为1200-8000，羟值为450-600；或

(2)所述的超支化聚酯分子量为1200-3500，羟值为500-550。

8.如权利要求1所述的高流动高韧性导热尼龙复合材料，其特征在于，所述的增韧剂为POE-g-MAH、EVA-g-MAH、EPDM-g-MAH的一种或多种混合。

9.权利要求1-8任一所述高流动高韧性导热尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按照以下组分及配比备料：